高考物理一轮复习第八章实验九描绘小灯泡的伏安特性曲线学案解析版Word下载.docx
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据填入表格中，断开开关S。
4．拆除电路，整理仪器。
以使所描
1．在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立坐标系。
2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点。
（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，图线充分占据整个坐标纸为宜）
3．将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。
1．原则：
①安全；
②精确；
③操作方便。
2．具体要求
（1）电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。
干电池中电流一般不允许超过0.6A。
（2）该用电器的实际最大电流不能大于用电器的额定电流。
（3）电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。
（4）分压式接法要选用最大阻值较小的滑动变阻器。
1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。
2．电流表、电压表的读数带来误差。
3．在坐标纸上描点、作图带来误差。
1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。
2．本实验要作出I-U图线，需要测出一组包括零在内的电流、电压值，故滑动变阻器必须采用分压式接法。
3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的a端。
4．I-U图象在中段将发生明显弯曲，故在中段绘点要密，以防出现较大误差。
5．当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断
开开关。
6．误差较大的点要舍去，I-U图象应是平滑曲线而非折线。
7．建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。
考点细研悟法培优
考点1实验原理与器材的选取
例1（2018·
山东六校联考）某同学想要描绘标有“3.0V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了电源、开关、导线外，还有：
电压表V1（量程0～3V，内阻等于3kΩ）电压表V2（量程0～15V，内阻等于15kΩ）电流表A1（量程0～200mA，内阻等于10Ω）电流表A2（量程0～3A，内阻等于0.1Ω）滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流0.5A）定值电阻R3（阻值等于1Ω）定值电阻R4（阻值等于10Ω）
（1）根据实验要求，应选用电压表和滑动变阻器。
（填所给仪器的字母
代码）
（2）请在虚线框中画出实验电路图，并将各元件字母代码标在相应位置。
（3）该同学描绘出的I-U图象应是图中的，这是因为小灯泡的电阻随温度的升
高而（选填“减小”或“增大”）。
尝试解答
（1）V1__R1__
（2）电路图如图所示__（3）C__增大。
（1）小灯泡额定电压为3.0V，故电压表应选择V1，实验要求测量数据精确，绘制曲线完整，则滑动变阻器采用分压式接法，选择电阻最大值较小的滑动变阻器R1。
（2）由于小灯泡额定电流为0.3A，电流表A2量程太大，分度值为0.1A，不能准确测量通过小灯泡的电流；
电流表A1的量程太小，测量范围太小，因此需要将A1并联定值电阻
扩大量程，即与定值电阻R4并联，将量程扩大为0～400mA；
小灯泡电阻远小于电压表内阻，与电流表内阻相近，所以电流表外接。
（3）随小灯泡两端电压增大，灯丝温度不断升高，故灯丝电阻不断增大，所以小灯泡的伏安特性曲线为C。
[变式1]（2018·
雅礼中学月考）有一个额定电压为2.8V，功率约为1.0W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡较完整的I-U图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～3V，内阻6kΩ）
B．电压表（0～15V，内阻30kΩ）
C．电流表（0～3A，内阻0.1Ω）
D．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，5A）
F．滑动变阻器（200Ω，0.5A）
G．蓄电池（电动势6V）
（1）
，滑动变
按照实验目的和提供的实验器材设计并画出电路图。
（2）用设计的电路进行测量，电压表应选用，电流表应选用
阻器应选用。
（用序号字母表示）
（3）通过此实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示，若将此灯泡与阻值为9Ω的定值电阻串联后，与电动势为6V、内阻为1Ω的电源两端相连，灯泡的实际功率为W。
答案
（1）如图所示
（2）ADE
（3）0.90（0.89～0.91均可）
解析
（1）小灯泡的电阻很小，故电流表采用外接法，描绘小灯泡的伏安特性曲线时，需要从0开始，故滑动变阻器采用分压式接法。
电路图如答图所示。
（2）小灯泡的额定电压为2.8V，故电压表选用量程为0～3V的A；
电路中的最大电流
1W
约为I＝＝0.36A，故电流表选用量程为0～0.6A的D；
为了方便调节，滑动变阻器
2.8V
应选最大阻值较小的E。
E1
（3）由闭合电路欧姆定律可知E＝U＋I（R0＋r），即I＝－1×
U，代入数据得IR0＋rR0＋r
＝0.6－1U0，在I-U坐标系中作出图象，与小灯泡的伏安特性曲线的交点即为小灯泡的电流
和电压，如图所示，故小灯泡的功率为3.13V×
0.286A≈0.90W。
考点2数据处理与实物图连接
例2（2018·
河北名校联盟联考）某学习小组探究一标有“3V,1.8W”的小灯泡在不
同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接，除小灯泡、导线和开关外，还有：
A．直流电源（3V，内阻为1.0Ω）
B．电流表（0～3A，内阻约为0.2Ω）
C．电流表（0～0.6A，内阻约为0.5Ω）
D．直流电压表（0～3V，内阻约为15kΩ）
E．滑动变阻器（5Ω，2A）
F．滑动变阻器（300Ω，0.5A）
（1）实验中电流表应选用，滑动变阻器应选用。
（均填器材前字母序号）
（2）实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接。
（3）该小组描绘出的U-I曲线如图乙所示，根据U-I曲线，可知正确的P-I2关系图象是
（图中P为小灯泡的功率，I为通过小灯泡的电流）。
（4）将4只相同“3V,1.8W”的小灯泡并联后，直接与题中直流电源组成闭合回路，则
每只小灯泡的实际功率约为W（保留两位小数）。
0.58均可）。
尝试解答
（1）C__E__
（2）如图所示__（3）D__（4）0.56（0.54
（1）小灯泡标有“3V,1.8W”，则测量过程中通过小灯泡的电流最大值约为0.60A，则电流表应选用C；
由于实验要求电流或电压应从零逐渐变大，则滑动变阻器应采用分压式接法，故滑动变阻器应选择最大阻值较小的E。
（2）由于电压表的内阻远大于小灯泡的电阻，则电流表应选择外接法，按要求滑动变阻器应选择分压接法。
（3）由题图乙可知小灯泡的电阻随电压的升高而增大，由功率的表达式P＝I2R可知，P-I2图线的斜率应随I2逐渐增大，D正确。
（4）设通过小灯泡的电流为I，小灯泡两端电压为U，由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋4Ir，则U＝E－4Ir，即U＝3－4I（V），在小灯泡U-I图象坐标系内作出U＝3－4I（V）的图象，如图所示，由图可知，小灯泡两端电压U＝1.50V，通过小灯泡的电流I＝0.37A，则每个
7.5W”某元件的
小灯泡的实际功率P实＝UI＝1.50×
0.37W＝0.56W。
[变式2]（2018·
福州质检）某小组通过实验测绘一个标有“5.0V
伏安特性曲线，电路图如图甲所示，备有下列器材：
A．电池组（电动势为6.0V，内阻约为1Ω）
B．电压表（量程为0～3V，内阻RV＝3kΩ）
C．电流表（量程为0～1.5A，内阻约为0.5Ω）
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流1A）
E．定值电阻R1（电阻值为1.5kΩ）
F．定值电阻R2（电阻值为3kΩ）
G．开关和导线若干
（1）实验中所用定值电阻应选（填“E”或“F”）。
（2）根据图甲电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。
（3）某次实验时，电压表示数指针位置如图丙所示，则电压表读数是V；
元件
两端电压是V。
（4）通过实验数据描绘出该元件的伏安特性曲线如图丁所示，若把两个同样的该元件并联后与电动势为4.5V，内阻为1.5Ω的电源相连接，则此时每个元件的电阻值均为
Ω。
（计算结果保留两位有效数字）
答案
（1）F
（2）如图所示
1.9均正确）
（3）2.204.40（4）1.7（1.5
解析
（1）由于该元件的额定电压为5V，而电压表的量程才3V，因此需要将电压表的量程扩大，且扩大后的量程应略大于5V，因此定值电阻应选F。
（2）实验原理图采用的是分压式、电流表外接法，因此滑动变阻器应接下面的两个接线柱和上面的一个接线柱，电压表串联定值电阻后并联到元件两端，实物电路图连接如答图所示。
（3）该电压表的分度值为0.1V，因此读数时需要往下估读一位，即2.20V，这样元件两端的电压应为4.40V。
（4）设该元件两端的电压为U，流经该元件的电流为I，则根据闭合电路欧姆定律可得：
E＝U＋2Ir，即：
U＝－3I＋4.5，将该一次函数画在该元件的伏安特性曲线的坐标图上，则两图线的交点即为该元件在此情况下的电压和电流，如图所示，根据R＝IU可得R＝10..6955
Ω≈1.7Ω
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